تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، قوی‌ترین رصدخانه‌ای که بشر تاکنون ساخته است، دست به بررسی عمق میدان فوق‌عمیق هابل (HUDF) زده است؛ ناحیه‌ای پرستاره در صورت فلکی کوره که از زمان‌های قدیم مورد توجه اخترشناسان بوده و شامل ده‌ها هزار کهکشان است. اکنون، این تلسکوپ پیشرفته در این ناحیه به کشف پدیده‌ای عجیب دست یافته که پرسش‌های فراوانی درباره فضا و کیهان به وجود آورده است.
رصدی بی‌نظیر در عمق کیهان
ناحیه کوچکی که به نظر می‌رسد چندان مهم نیست در صورت فلکی کوره، علی‌رغم اینکه پوشش ظاهری عادی‌ای دارد، سال‌ها عنوان یکی از پرمطالعه‌ترین نقاط آسمان را به خود اختصاص داده است. تلسکوپ فضایی هابل بیش از ۲۷۰ ساعت را صرف رصد این منطقه کرد تا میدان فوق‌عمیق هابل را به ثبت برساند؛ ناحیه‌ای با نزدیک به ۱۰ هزار کهکشان که میلیاردها سال نوری در درون کیهان کشیده شده‌اند.
پس از آغاز به کار تلسکوپ فضایی جیمز وب با ویژگی‌های پیشرفته خود در حوزه فروسرخ، طبیعی بود که آینه‌های طلایی آن نیز به همین منطقه از فضا توجه کنند تا بتوانند یافته‌های پنهانی که از دید هابل دور مانده بودند را کشف کنند. حال، جیمز وب در یک ناحیه کوچک از این میدان، موفق به رصد یک سیگنال مرموز جیمز وب شده است؛ که این کشف نه یک‌بار، بلکه دوبار در رصدهایی که فاصله‌ای تقریباً سه‌ماهه داشتند، صورت گرفته است.
رویکردی نوین در کشف و مطالعه سیگنال مرموز
برای بررسی اجرام کیهانی، اخترشناسان معمولاً از تکنیک طیف‌سنجی بهره می‌برند؛ این روش هوشمندانه به آن‌ها این امکان را می‌دهد که ترکیب شیمیایی و ویژگی‌های دیگر اجرام آسمانی را با تجزیه نور به طول‌موج‌های مختلف شناسایی کنند. اما میسون هوبرتی، اخترفیزیست دانشگاه مینه‌سوتا و همکارانش رویکردی نوین را اتخاذ کردند. آن‌ها به‌جای تحلیل اجرام شناخته‌شده، از طیف‌نگار فروسرخ نزدیک جیمز وب (NIRSpec) برای پیدا کردن اجرام ناشناخته بهره بردند. تیم هوبرتی تقریباً تمام شاترها را باز کرد و فقط شاترهایی را بست که نور اجرام شناخته‌شده جلو را مسدود می‌کردند. سپس، نور جمع‌آوری‌شده را تجزیه کردند و به دنبال خطوط انتشار در داده‌های به‌دست‌آمده جستشو کردند. این فرآیند دو بار، با فاصله ۸۸ روز در اوت و نوامبر ۲۰۲۳ و از زوایای مختلف انجام گردید تا احتمال خطای انسانی کاهش یابد.
معمای سیگنال منفرد و فرضیه‌های پیچیده
این روش نتایج موفقیت‌آمیزی به همراه داشت و ۶ مورد از شناسایی‌ها با کهکشان‌های دوردست در HUDF هم‌خوانی داشتند. اما مسئله اصلی هفتمین شناسایی بود؛ یک خط روشن و منفرد که در هر دو رصد فروسرخ نزدیک با طول موج حدود ۱.۶ میکرومتر به چشم آمد. این خط که به تنهایی و بدون همراهی هیچ خط انتشار دیگری ظهور کرده است، بزرگترین دلیل سردرگمی دانشمندان به شمار می‌رود. قابل توجه اینکه در مشاهدات قبلی تلسکوپ فضایی هابل و تلسکوپ فضایی جیمز وب، هیچ اثری در این ناحیه از فضا شناسایی نشده بود. با توجه به اینکه این سیگنال در تمام چهار مجموعه از داده‌های نوردهی، با دو زاویه رصد متفاوت و فاصله ۸۸ روزه و اندازه‌گیری‌های ثابت دیده شده است، نمی‌توان آن را به سادگی به خطای دستگاه یا نویز نسبت داد. این خط انتشار به قدری روشن است که باید در تصاویر پیشین جیمز وب، به ویژه در بررسی JADES که در اکتبر ۲۰۲۲ انجام شده بود، شناسایی می‌شد. این واقعیت امکان عدم وجود سیگنال در آن زمان را مطرح می‌کند.
شناسایی یک خط منفرد بسیار چالش‌برانگیز است، مگر اینکه فاصله آن به‌طور دقیق مشخص شود؛ زیرا انبساط فضایی، نور را به طول موج‌های قرمزتر منتقل می‌کند. به همین خاطر، یک فوتون فروسرخ می‌تواند نتیجه نوری پرانرژی از فاصله‌ای بسیار دور یا نوری کم‌انرژی از فاصله‌ای نزدیک‌تر باشد، که بدون داده‌های اضافی، فهم منشأ و چگونگی تولید آن دشوار است. چندین عامل می‌توانند این خط انتشار را ایجاد کرده باشند که چهار فرضیه اصلی شامل وجود کهکشانی در کیهان اولیه، یک کهکشان جدیدتر، یک ابرنواختر یا یک سیاه‌چاله در حال بلعیدن ستاره هستند.
اما هیچ‌یک از این فرضیه‌ها به‌طور کامل با مشاهدات به‌دست‌آمده تطابق ندارد و شواهد کافی برای تایید هیچ‌یک از آن‌ها وجود ندارد. محققان تأکید می‌کنند که «این جرم غیرعادی بسیار خاص است و شرایط فیزیکی ویژه‌ای را نمایان می‌سازد. انجام مشاهدات بعدی برای تأیید انتقال به سرخ و شناسایی منشأ فیزیکی این انتشار ضروری است تا طیف‌سنجی پیشرفته‌تر بتواند خطوط انتشار بیشتری را شناسایی کرده و ماهیت دقیق منبع را مشخص کند.» این تحقیق در نشریه The Astrophysical Journal منتشر گردیده است.
نظرات کاربران